4.2. Синьозелені водорості (Cyanophyta)

Одноклітинні і багатоклітинні фототрофні мікроскопічні організми — синьозелені водорості можуть утворювати колонії (рис. 9). У мікробіологічній літературі синьозелені водорості зараховують до бактерій під назвою «ціанобактерії», що зумовлено схожістю структури їх клітин і клітин бактерій, зокрема, наявністю в клітинній оболонці муреїну, цитоплазматичних нуклеїнових кислот тощо. В той же час ці організми мають і суттєві відмінності від бактерій.

Як і всі рослини, синьозелені водорості здатні до фотосинтезу та засвоєння вуглецю у процесах біосинтезу. Вони належать до найпримітивніше організованих автотрофних організмів: у них відсутні клітинні, ядра, хроматофори та мітохондрії. Із фотосинтетичних пігментів синьозелені водорості мають хлорофіл а, а також фікобіліпротеїди (фікоціанін, алофікоціанін, фікоеритрин і каротиноїди). Наявність пігментів зумовлює їх синьозелене забарвлення, що і визначає назву цього відділу водоростей. Продуктом асиміляції є глікогеноподібний полісахарид.

Розмножуються синьозелені водорості вегетативним способом, прямим поділом клітин або нестатевими спорами. Вони належать до найдавніших організмів, які відігравали особливо важливу роль у розвитку життя на Землі, зокрема в процесах, пов'язаних з накопиченням органічних речовин та збагаченням первинної атмосфери киснем.

Синьозелені водорості зустрічаються у водоймах усіх типів (прісних, солонуватих, солоних, морських і океанічних), у геотермальних водах та в продуктах виверження вулканів, у припливно-відпливних морських прибережних зонах, в обростаннях скель та інших занурених у воду предметів.

Деякі синьозелені водорості здатні засвоювати вільний атмосферний азот. Вони дуже стійкі до змін температури, сольового та газового режимів водойм. Серед заростей вищих водяних рослин розвиток синьозелених водоростей пригнічується. Вони зрідка зустрічаються у гірських річках з швидкою течією, високим рівнем насиченості киснем та рН води не вище 5. В той же час в евтрофних водоймах, де течія уповільнена і вода добре прогрівається, водорості інтенсивно розмножуються і можуть викликати «цвітіння» води.

Синьозелені водорості поділяють на три класи: хроококові (Chroococcophyceae), хамесифонові (Chamaesiphonophyceae) та гормогонієві (Hormogoniophyceae). До хроококових належать види водоростей, що об'єднуються у три порядки: хроококові (Chroococcales), ентофізалієві (Entophysalidales) та тубієлові (Tubiellales).

Хроококові — це одноклітинні або колоніальні водорості, вкриті товстими і ослизненими оболонками. Одноклітинні водорості бувають кулясті, овальні, паличковидні, веретеновидні, прямі, зігнуті, а інколи плоскі, квадратні і навіть трикутні. Колонії, як правило, безформні або кулясті, овальні, кубовидні або пластинчасті.

Найбільшої уваги заслуговують види роду мікроцистис (Microcystis), які поширені у водоймах України, серед них — мікроцистис синьозелений (Microcystis aeruginosa), що спричиняє влітку «цвітіння» води. Він має характерну кулясту (іноді овальну) форму із слизовими оболонками, що розпливаються в загальну однорідну безбарвну або забарвлену слизову масу різної консистенції (рис. 9, а).

Ентофізалієві водорості утворюють мікро- і макроколонії, зв'язані у кулясті або кіркоподібні слані різної величини, щільно прикріплені до субстрату. Серед цих водоростей багато видів, які в значній кількості розвиваються в солоних озерах. Так, у мінералізованих водах деяких озер Криму поширена водорость хлороглея сарциноподібна (Chlorogloea sarcinoides), якій належить важлива роль в утворенні лікувальних грязей (рис. 9, б).

Тубієлові Синьозелені водорості характеризуються з'єднанням клітин у нитчасті колонії, вкриті зверху слизовим футляром трубчастої форми. Такі анатомічні особливості були покладені в основу назви синьозелених водоростей цього порядку. Серед таких водоростей переважають ґрунтові види і лише один вид — йоханнесбаптистія прозора (Johannesbaptistia pellucida) — зустрічається в мінералізованих водах Присивашшя (рис. 9, в).

Хамесифонові поділяються на чотири порядки: плеврокапсові (Pleurocapsales), дермокарпові (Dermocarpales), сифононемові (Siphononematales) та ендонемові (Endonematales).

Водорості з порядку плеврокапсових — переважно колоніальні нитчасті, їх слань складається з повзучих по твердому субстрату ниткоподібних утворень, що формують підошву.

За її допомогою водорості закріплюються на каміннях, черепашках молюсків, на різних водоростях і мохах у водоймах різного типу. В гірських річках, струмках та водоспадах Карпат поширений гідрококус струмковий (Hydrococcus rivularis), що міцно обростає прибережні тверді предмети, відіграючи певну роль у формуванні гірських гідробіоценозів (рис. 9, г). Дермокарпові — переважно одноклітинні організми різної форми (кулясті, яйцевидні, грушовидні або булавоподібні), які можуть жити ізольовано або щільно прилягати один до одного. Трапляються на території України як епіфіти в річках і озерах. Серед них один вид — дермокарпа Свіренка (Dermocarpa swirenkoi) — поселяється на поверхні водоростевих клітин інших видів (рис. 9, д).

Сифонемові та ендонемові — це переважно колоніальні форми, які можуть об'єднуватись у невеликі нитковидні утворення. Відомий один вид сифононема польська (Siphononema polonicum), який зустрічається в гірських струмках, річках та водоспадах Криму.

Серед синьозелених водоростей найбільшим за числом видів є клас гормогонієвих (Hormogoniophyceae). До нього входять водорості трьох порядків: стигонемові (Stigonematales), осциляторієві (Oscillatoriales) та ностокові (Nostocales).

Стигонемові водорості належать до найскладніших за внутрішньою будовою. Вони відрізняються, зокрема, диференціюванням клітин їх тіла, утворенням скупчень ниток із справжнім та несправжнім галуженням, що мають різноманітну форму: відокремлені пасма, нитчасті кущоподібні утворення, плаваючі або прикріплені до донного субстрату дерновини тощо. Це переважно водорості стоячих водойм. На рис. 9 е, ж зображені види капсозира Бребісона (Capsosira brebissonii) із заболочених водойм Полісся та пульвинулярія шведська (Pulvinularia suecica), яка була виявлена на листках і стеблах водяних рослин у р. Самара. Осциляторієві поширені у водоймах різного типу. В Україні виявлено і описано близько 100 видів, які живуть у товщі води та у донних відкладеннях континентальних водойм і морів. Серед них зустрічаються представники практично всіх екологічних форм водоростей: планктонні, бентосні, перифітонні тощо. Перспективними об'єктами культивування у штучних умовах є деякі види спіруліни, наприклад, спіруліна Дженнера (Spirulina jenneri), яка активно розмножується у товщі води та на дні водойм (рис. 9, з).

До ностокових належать водорості, відомі як збудники «цвітіння» води у багатьох водоймах України: анабена «цвітіння» води (Anabaena flosaquae), анабена спіралеподібна (Anabaena spiroides), афанізоменон «цвітіння» води (Aphanizomenon flosaquae) (рис. 9, й, і, к) та інші.

Синьозелені водорості — важливі складові водних екосистем. У процесі фотосинтезу вони виділяють кисень у водне середовище, що позитивно впливає на життєдіяльність гідробіонтів, окиснення їх екзометаболітів, підвищення самоочисної здатності водних екосистем. У той же час зростання чисельності одного з видів синьозелених водоростей, що спостерігається в евтрофних водоймах, та пригнічення нормального розвитку інших (прояв міжвидової конкуренції) призводить до нерегульованого збільшення їх біомаси і, як наслідок, — до біологічного забруднення водойм (самозабруднення). Таке явище спостерігається у багатьох водосховищах, що виникли після зарегулювання річкового стоку, воно пов'язане з інтенсивним розвитком водоростей та їх розкладом після відмирання.

Підвищення біомаси водоростей до 100 мг/дм³ супроводжується значним пригніченням виділення кисню водоростевими клітинами і зниженням його концентрації у воді. Це, в свою чергу, різко прискорює відмирання водоростей та надходження у воду органічних, у тому числі і отруйних (токсичних) речовин — продуктів розкладу. Із 20 видів синьозелених водоростей, які викликають «цвітіння» води, наявність токсичних речовин виявлена у представників 7 родин прісноводних і 2 родин морських синьозелених. Серед них такі збудники «цвітіння» води дніпровських та інших водосховищ України, як анабена мінлива (Anabaena variabilis), мікроцистис синьозелений (Microcystis aeruginosa), афанізоменон «цвітіння» води (Арnаnizomenon flosaquae) та деякі інші [102].